基于SEM解析科尔沁沙地生境条件对植物群落的直接和间接影响

由于生态系统的复杂多样性,量化生境条件对植物群落形成及演替的影响是生态学研究中的难点。本文以位于西辽河流域东南位置的科尔沁沙地为研究对象,收集55个湿草甸斑块样品和278个沙丘斑块样品,在湿草甸-沙丘组合斑块和单一的沙丘斑块两种不同研究尺度下,利用混合型结构方程构建了能反映生境条件对植被群落直接和间接影响关系的模型,并采用偏最小二乘法对结构方程进行分析。结果表明:在湿草甸-沙丘组合斑块中,对于显著影响植被群落的直接因素,影响效果由大到小依次是土壤结构性能、土壤含水量和地下水位埋深,路径系数分别为0.607、0.230和-0.224;在单一的沙丘斑块中,对于显著影响植被群落的直接因素,影响效果由大到小依次是土壤结构性能、土壤含水量和土壤有机质(SOM)含量,路径系数分别为0.399、0.224和0.206;对比两种尺度的模拟结果可看出,当地下水位埋深对植物群落的直接效应显著时,会使SOM含量对植物群的直接影响效应变得不显著,但仍然可以通过影响土壤结构间接影响植物群落;坡度和高程对土壤质量的直接影响效应在两种尺度下是相反的,坡向的影响效果不显著;通过在结构方程模型中构建一个区域植被群落格局的形成型潜变量可以推断该区域植被演替的动态过程。     

基于长时间序列landsat数据的科尔沁沙地土地利用演变分析

以科尔沁沙地沙丘-草甸过渡带区域主要土地覆被类型为研究对象，以1987-2017年多时相Landsat TM/OLI遥感影像解译分类为基础，参考生态学植被演替研究方法，系统分析研究区30年来的土地利用/覆被动态演变规律，研究结果表明：（1）决策树法在复杂下垫面不同覆被类型的同步识别效果较好，所有影像分类精度均达到88%以上，分类效果较好，其中2017年分类精度最高为95.24%，达到了分类研究的要求；（2）研究区存在着"半灌丛-草甸地-灌丛"的植被结构特征，且整体表现为"南进北退"的变化趋势。结合土地利用动态度分析结果表明人类活动干涉下，研究区整体上遵循了半干旱区植被条件改善的一般规律，侧面反映该研究区域生态环境的持续不稳定性和脆弱性；（3）研究区覆被类型发生变化的总面积达到2623.59 hm²，总变化强度为63.76%。其中正向演替的比例为52.61%，以半灌丛面积的持续减小与沙地草甸面积的持续扩张为主要变化特征。但同时，半灌丛转为沙地的面积为184.95 hm²，表明以放牧为主的研究区同时发生着局部的逆行演变；（4）质心迁移结果反映了1987-2017年间，除人为影响较大的林地、草地以及耕地向北迁移外，其他植被类型的质心都有很明显的南迁，主要植被类型重心迁移距离依次由大到小为耕地 > 半灌丛 > 灌丛 > 沙地草甸 > 湿地草甸 > 林地。研究通过记录科尔沁沙地连续扩展的时空模式，展示了遥感-生态和时间序列影像在30 m分辨率下跟踪土地利用/覆被变化的潜力，为提高干旱半干旱区土地利用情况的动态监测效率，开展土地利用/覆被动态演变研究提供参考。